(57)【要約】【課題】回転電機のステータコアにおいて、コ字状ピース間に生じる磁気的な抵抗を補助ヨーク部でカバーする。【解決手段】電磁鋼板が屈曲されてティース部４とヨーク部５とが形成されたコ字状のピースを複数枚積層させてブロック体２ａとし、このブロック体２ａを円周方向に複数個並設してステータコア本体２を形成する。このステータコア本体２のロータの回転軸方向両端部に、半径方向に同心円状又は螺旋状に積層した電磁鋼板からなる補助ヨーク部３を設ける。【選択図】図１
2010017002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータコアにおいて、
電磁鋼板が屈曲されてティース部とヨーク部とが形成されたコ字状のピースが複数枚積層されてブロック体となり、該ブロック体を円周方向に複数個並設することにより形成したステータコア本体と、
上記ステータコア本体のロータ回転軸方向両端部に、半径方向に同心円状又は螺旋状に積層した電磁鋼板からなる補助ヨーク部とを備える
ことを特徴とする回転電機のステータコア。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のステータコアにおいて、
上記コ字状のピースは方向性電磁鋼板であり、磁化容易軸を一方のティース部からヨーク部方向に配置したもので、
上記補助ヨーク部は、無方向性電磁鋼板又は円周方向に磁化容易軸を配置した方向性電磁鋼板によって構成されている
ことを特徴とする回転電機のステータコア。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機のステータコアにおいて、
上記各ブロック体同士及び上記補助ヨーク部は接着剤又は溶接により一体化されていると共に、さらにその外周面部がケース部材で固定されている
ことを特徴とする回転電機のステータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨーク部と該ヨーク部内周から中心軸に向かって突出するティース部とを備え、モータや発電機などの回転電機に使用されるステータコアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転電機のステータコアは、ヨーク部とティース部とが一体的に打ち抜き加工された電磁鋼板をロータ軸方向に複数枚積層した構造を備えている。
【０００３】
近年、いずれの方向にもほぼ均等な磁気特性を有する無方向性電磁鋼板よりもコストは高くなるが、一定の方向に特に優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板を用いたステータコアが採用されてきている。この場合、ティース部とヨーク部とは略直角方向の関係にあるところからティース部とヨーク部とを別体とし、それぞれ磁束を流したい方向に磁化容易軸を配置している。
【０００４】
例えば、特許文献１では、方向性電磁鋼板からなるティース部とヨーク部とが組み合わされたステータコアが開示されている。このステータコアでは、薄肉部で連結されるピースとして打ち抜き、これを屈曲させると共に、凹状係合部と他の凹状係合部とでティース部とヨーク部とが係合連結されている。
【０００５】
また、特許文献２では、コ字状となるようにティース部とヨーク部とを１枚の鉄板で形成し、これを積層し、この積層体を円周方向に並設したステータコアが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０８４８３号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１のステータコアでは、ティース部とヨーク部とが、別体状態に近く、これらを溶接により堅固に接合させると磁気特性が悪化することから、接合されていない。この状態で、ロータの回転時における磁極の変化に伴い圧縮と引張の力がティース部からヨーク部に加わるとぐらつきやすく、ステータコアの剛性アップが必要となる。また、ティース部とヨーク部とが完全に接合されていないことからエアギャップが生じ、磁気的な抵抗が大きくなる。
【０００７】
また特許文献２のステータコアでは、図５に示すように、矢印方向に磁束が流れた場合、複数の鉄片間（点線部）を通過しなければならないが、このコ字状ブロック間には、磁気的なギャップが存在するために、磁気抵抗が増大して、ヨーク部の磁束量の減少を招く。そこで、上記課題に対して、図６に示すように、電磁鋼板をロータ回転軸方向に積層した補助ヨーク１０３を設けて、ステータコア１０１の磁束減少を抑制することが考えられる。しかし、この方法でも、回転軸方向にはギャップが存在するため、磁気抵抗が増大してヨーク部１０５の磁束を十分に増やすことができない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コ字状ピース間に生じる磁気的な抵抗を補助ヨーク部でカバーすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明では、ステータコア本体のロータ回転軸方向両端部に半径方向に積層した補助ヨーク部を設けた。
【００１０】
具体的には、第１の発明では、回転電機のステータコアを前提とし、
上記回転電機のステータコアは、
電磁鋼板が屈曲されてティース部とヨーク部とが形成されたコ字状のピースが複数枚積層されてブロック体となり、該ブロック体を円周方向に複数個並設することにより形成したステータコア本体と、
上記ステータコア本体のロータ回転軸方向両端部に、半径方向に同心円状又は螺旋状に積層した電磁鋼板からなる補助ヨーク部とを備える構成とする。
【００１１】
上記の構成によると、電磁鋼板を屈曲させてティース部とヨーク部とを形成したので、ティース部とヨーク部との間にエアギャップがなく、エアギャップによる磁気的な抵抗は発生しない上に、ロータの回転時における磁極の変化に伴う圧縮と引張の力に耐え得る。一方、コ字状ブロック間には、磁気的なギャップが存在するために、磁気抵抗が増大して、ヨーク部の磁束量の減少を招くという点で問題となるが、ステータコア本体のロータ回転軸方向両端部に半径方向に鋼板を積層した構造の補助ヨーク部を設けたので、コ字状ブロック間の磁気的なギャップを迂回した磁束が補助ヨーク部内を通る。このとき、磁束は、補助ヨーク部の鋼板の厚さ方向ではなく、鋼板に沿って流れるので、鋼板間のエアギャップの影響や渦電流の発生が最小限に抑えられる。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において、
上記コ字状のピースは方向性電磁鋼板であり、磁化容易軸を一方のティース部からヨーク部方向に配置したもので、
上記補助ヨーク部は、無方向性電磁鋼板又は円周方向に磁化容易軸を配置した方向性電磁鋼板によって構成されている。
【００１３】
上記の構成によると、コ字状のピースを方向性電磁鋼板で構成したので、無方向性電磁鋼板を用いるよりも、ティース部からヨーク部方向に磁束が流れやすくなる。また、ヨーク部においても、その円周方向両端に連続するティース部間の磁束が流れやすくなることから、全体としてさらに磁束が流れやすくなる。一方、補助ヨーク部は、無方向性電磁鋼板であっても、円周方向に磁化容易軸を配置した方向性電磁鋼板であってもよく、いずれの場合も迂回した磁束が補助ヨーク部内を流れやすく、隣に並設されたブロック体へ向かって磁束が流れ込むのが容易となる。
【００１４】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記各ブロック体同士及び上記補助ヨーク部は接着剤又は溶接により一体化されていると共に、さらにその外周面部がケース部材で固定されている。
【００１５】
上記の構成によると、各ブロック体及び補助ヨーク部が接着剤、溶接又はケース部材で一体化されているので、剛性が高くなる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、ステータコア本体のロータ回転軸方向両端部に、半径方向に同心円状又は螺旋状に積層した電磁鋼板からなる補助ヨーク部を設け、この補助ヨーク部に迂回した磁束が流れるようにしたことにより、コ字状ピース間に生じる磁気的な抵抗を補助ヨーク部でカバーして、ステータコアを流れる磁束量を増やすことが可能になり、モータ等の回転電機の出力及び効率性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施形態の回転電機のステータコア１を示し、このステータコア１は、ステータコア本体２と一対の補助ヨーク部３とを備えている。なお、このステータコア１は、モータ等の回転電機用のものとする。
【００１９】
図２に示すように、ステータコア本体２は、サイズが順次大きくなるコ字状のピースが複数枚積層されたブロック体２ａを備えている。ブロック体２ａは、電磁鋼板が９０°よりも若干大きい角度で屈曲されてティース部４とヨーク部５とが形成された複数のコ字状のピースよりなり、このブロック体２ａを円周方向に複数個（本実施形態では、８個）並設することにより、ステータコア本体２が形成されている。ティース部４は、いずれもステータコア本体２の中心を向き、隣り合うブロック体２ａのティース部４が互いに接している。これらティース部４で囲まれた領域にロータ６（図２に二点鎖線で示す）が配置されるようになっている。なお、一次巻線（コイル）は不図示であるが、ティース部４の周囲を取り巻く周知の構造が採用される。
【００２０】
電磁鋼板は、図２中に一部矢印で示すように、一方のティース部４からヨーク部５方向に磁化容易軸を配置した方向性電磁鋼板で構成されている。電磁鋼板は鉄にケイ素を添加することで製造され、ケイ素添加量が増すごとに、鉄損が低下する性質を有する。ケイ素を添加しすぎると、鋼が割れやすくなるため、実用的な電磁鋼板のケイ素添加量は約４％ぐらいまでとなっている。方向性電磁鋼板は、鋼板の一方向のみに磁気的な特性を最適化した鋼板であり、結晶の磁化容易軸を圧延方向に整列させるように調整して作製される。
【００２１】
補助ヨーク部３は、ステータコア本体２のロータ６の回転軸方向両端部にそれぞれ配置され、半径方向に外径の異なる環状電磁鋼板３ａを同心円状に積層したものからなる。補助ヨーク部３の厚さ（軸方向長さ）は、ティース部４に導線を巻いたときに、その導線の高さと同程度であり、ステータコア本体２のロータ６の回転軸方向両端部の空いたスペースが有効に利用されている。補助ヨーク部３は、無方向性電磁鋼板又は円周方向に磁化容易軸を配置した方向性電磁鋼板によって構成されている。無方向性電磁鋼板は、板厚面内の全ての方向にほぼ等しい磁気特性を有する鋼板であり、結晶方位がランダムになるように調整して作製される。
【００２２】
図１に示すように、隣り合う各ブロック体２ａ同士及び補助ヨーク部３は接着剤又は溶接により一体化されている。さらに、一体化されたステータコア１の外周面部は、円筒状のケース部材７で固定されている。ケース部材７は、例えば円筒状アルミ合金よりなり、この内周部にステータコア本体２が焼きばめ、冷やしばめなどにより一体化される。
【００２３】
なお、電磁鋼板を屈曲したり、溶接した際には歪みが入り、磁気的な特性が劣化するが、本実施形態のステータコア１は、焼鈍することにより、失われた磁気特性の多くが回復されている。なお、例えば、無方向性電磁鋼板の焼鈍温度は、６８０℃〜７５０℃で、方向性電磁鋼板では焼鈍温度は７８０℃〜８２０℃で、いずれも保持時間は２時間とする。
【００２４】
以上説明したように、電磁鋼板を屈曲させてティース部４とヨーク部５とを形成したので、ティース部４とヨーク部５との間にエアギャップがなく、エアギャップによる磁気的な抵抗は発生しない上に、ロータ６の回転時における磁極の変化に伴う圧縮と引張の力に耐えることができる。
【００２５】
そして、ステータコア本体２のロータ６の回転軸方向両端部に半径方向に環状電磁鋼板３ａを積層した構造の補助ヨーク部３を設けたので、上述した抵抗部を迂回した磁束が補助ヨーク部３内を通る。このとき、磁束は、補助ヨーク部３の環状電磁鋼板３ａの厚さ方向ではなく、環状電磁鋼板３ａに沿って流れるので、環状電磁鋼板３ａ間のエアギャップの影響や渦電流の発生が最小限に抑えられる。
【００２６】
また、コ字状のピースを方向性電磁鋼板で構成したので、無方向性電磁鋼板を用いるよりも、ティース部４からヨーク部５方向に磁束が流れやすくなる。また、ヨーク部５においても連続するティース部４間の磁束が流れやすくなることから、全体としてさらに磁束が流れやすくなる。一方、補助ヨーク部３の環状電磁鋼板３ａは、板厚面内の全ての方向にほぼ等しい磁気特性を有する無方向性電磁鋼板であっても、円周方向に磁化容易軸を配置した方向性電磁鋼板であっても、迂回した磁束が補助ヨーク部３内を流れやすい。
【００２７】
さらに各ブロック体２ａ及び補助ヨーク部３が接着剤、溶接又はケース部材７で一体化されているので、剛性が高い。
【００２８】
したがって、本実施形態にかかる回転電機のステータコア１によると、ステータコア本体２のロータ６の回転軸方向両端部に、半径方向に同心円状に積層した環状電磁鋼板３ａからなる補助ヨーク部３を設け、この補助ヨーク部３に迂回した磁束が流れるようにしたことにより、コ字状ピース間に生じる磁気的な抵抗を補助ヨーク部３でカバーして、ステータコア１を流れる磁束量を増やすことが可能になり、モータ等の回転電機の出力及び効率性能を向上させることができる。
【００２９】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３０】
すなわち、上記実施形態では、補助ヨーク部３は、外径の異なる同心円状の環状電磁鋼板３ａを積層して形成したが、螺旋状に巻いて半径方向に積層して形成してもよい。螺旋状であれば、部品点数が少なくなり、補助ヨーク部３の製造が容易である。
【００３１】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】回転電機のステータコアを示す斜視図である。
【図２】ステータコア本体を示す平面図である。
【図３】補助ヨークを示す平面図である。
【図４】ステータコア内の磁束の流れを示す側面図である。
【図５】磁気的なギャップの存在を説明する平面図である。
【図６】電磁鋼板をロータ回転軸方向に積層した補助ヨークを有するステータコアを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      回転電機のステータコア
２      ステータコア本体
３      補助ヨーク部
４      ティース部
５      ヨーク部
６      ロータ
【図１】
2010017002.tif 000003
【図２】
2010017002.tif 000004
【図３】
2010017002.tif 000005
【図４】
2010017002.tif 000006
【図５】
2010017002.tif 000007
【図６】
2010017002.tif 000008